Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς ένα μόνο γονίδιο διαμόρφωσε την πορεία της πανδημίας της πανώλης

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς ένα μόνο γονίδιο διαμόρφωσε την πορεία της πανδημίας της πανώλης

Οι επιστήμονες έχουν τεκμηριώσει τον τρόπο με τον οποίο ένα μόνο γονίδιο στο βακτήριο προκαλεί τη βουβωνική πανώλη.Yersinia pestisτου επέτρεψε να επιβιώσει για εκατοντάδες χρόνια προσαρμόζοντας τη λοιμογόνο δύναμη του και τον χρόνο που χρειαζόταν για να σκοτώσει τα θύματά του, αλλά αυτές οι μορφές πανώλης τελικά εξαφανίστηκαν.

Μια μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου McMaster και του Γαλλικού Ινστιτούτου Παστέρ δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικόΕπιστήμηεξετάζει ορισμένα θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τις πανδημίες: Πώς εισέρχονται στους ανθρώπινους πληθυσμούς, προκαλούν τεράστιες ασθένειες και εξελίσσουν διαφορετικά επίπεδα λοιμογόνου δράσης για να επιμείνουν στους πληθυσμούς;

Ο Μαύρος Θάνατος παραμένει η πιο θανατηφόρα πανδημία στην καταγεγραμμένη ανθρώπινη ιστορία, σκοτώνοντας περίπου το 30 έως 50 τοις εκατό των πληθυσμών της Ευρώπης, της δυτικής Ασίας και της Αφρικής καθώς μετακινούνταν μέσα από αυτές τις περιοχές. Τον 14ο αιώνα εμφανίστηκε σε κύματα για περισσότερα από 500 χρόνια και διήρκεσε μέχρι το 1840.

Ο Μαύρος Θάνατος προκλήθηκε από τα ίδια βακτήρια που προκάλεσαν την πανώλη του Ιουστινιανού, την πρώτη πανδημία πανώλης που ξέσπασε στα μέσα του 500. Η τρίτη πανδημία πανώλης ξεκίνησε στην Κίνα το 1855 και συνεχίζεται σήμερα. Τα θανατηφόρα αποτελέσματά του ελέγχονται πλέον περισσότερο από τα αντιβιοτικά, αλλά εξακολουθούν να γίνονται αισθητά σε περιοχές όπως η Μαδαγασκάρη και η Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό, όπου αναφέρονται τακτικά κρούσματα.

Αυτή είναι μια από τις πρώτες ερευνητικές μελέτες που εξέτασαν άμεσα τις αλλαγές σε ένα αρχαίο παθογόνο που εξακολουθούμε να βλέπουμε σήμερα, για να κατανοήσουμε τι οδηγεί τη λοιμογόνο δύναμη, την επιμονή ή/και την ενδεχόμενη εξαφάνιση των πανδημιών. "

Hendrik Poinar, συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, διευθυντής του McMaster Ancient DNA Center και Michael G. DeGroote Chair in Genetic Anthropology

Οι φυλές της πανώλης του Ιουστινιανού πέθαναν μετά από 300 χρόνια καταστροφής των πληθυσμών της Ευρώπης και της Μέσης Ανατολής. Τα δεύτερα πανδημικά στελέχη προέκυψαν από μολυσμένους πληθυσμούς τρωκτικών και προκάλεσαν τον Μαύρο Θάνατο πριν χωριστούν σε δύο κύριες γενεαλογίες. Μία από αυτές τις δύο γραμμές είναι ο πρόγονος όλων των σύγχρονων φυλών. Τα άλλα επανεισήχθησαν στην Ευρώπη με την πάροδο των αιώνων και τελικά εξαφανίστηκαν στις αρχές του 19ου αιώνα.

Χρησιμοποιώντας εκατοντάδες δείγματα από αρχαία και σύγχρονα θύματα πανώλης, η ομάδα εξέτασε ένα γονίδιο γνωστό ωςPLA,ένα συστατικό υψηλής αντιγραφής τουΥ. pestisΑυτό βοηθά στη μετακίνηση μέσω του ανοσοποιητικού συστήματος χωρίς να ανιχνευθεί στους λεμφαδένες πριν εξαπλωθεί στο υπόλοιπο σώμα.

Η εκτεταμένη γενετική ανάλυση αποκάλυψε ότι ο αριθμός των αντιγράφων τους ή ο συνολικός αριθμός τουςPLAΤα γονίδια που βρέθηκαν στο βακτήριο είχαν μειώσει τα επόμενα ξεσπάσματα της νόσου, τα οποία με τη σειρά τους μείωσαν τη θνησιμότητα κατά 20 τοις εκατό και αύξησαν τη διάρκεια της μόλυνσης τους, πράγμα που σημαίνει ότι οι ξενιστές ζούσαν περισσότερο πριν πεθάνουν. Αυτές οι μελέτες διεξήχθησαν σε μοντέλα ποντικών της Βουβονικής Πανώλης.

Αντίθετα, εάν τοPLAΤο γονίδιο ήταν στον αρχικό του, υψηλό αριθμό αντιγράφων, η ασθένεια ήταν πολύ πιο λοιμώδης και σκότωσε όλους τους ξενιστές της και το έκανε πολύ πιο γρήγορα.

Οι επιστήμονες εντόπισαν επίσης μια εντυπωσιακή ομοιότητα μεταξύ των τροχιών των σύγχρονων και των αρχαίων φυλών, οι οποίες εξελίχθηκαν ανεξάρτηταPLAΣτα τελευταία στάδια της πρώτης και της δεύτερης πανδημίας και μέχρι στιγμής σε τρία δείγματα της τρίτης πανδημίας που βρέθηκαν σήμερα στο Βιετνάμ.

Και στις δύο πληγές του Ιουστινιανού και του Μαύρου Θανάτου, η εξελικτική αλλαγή συνέβη περίπου 100 χρόνια μετά τα αρχικά ξεσπάσματα. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι καθώς ο αριθμός των αντιγράφων γονιδίων μειώθηκε και οι μολυσμένοι αρουραίοι ζούσαν περισσότερο, ήταν σε θέση να εξαπλώσουν περαιτέρω μια μόλυνση, διασφαλίζοντας την αναπαραγωγική επιτυχία του παθογόνου.

«Η μείωση τουPLAμπορεί να αντικατοπτρίζει το μεταβαλλόμενο μέγεθος και την πυκνότητα των πληθυσμών τρωκτικών και ανθρώπων», εξηγεί ο Poinar». Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η πανώλη ήταν μια επιδημία αρουραίων, οι οποίοι ήταν οι οδηγοί επιδημιών και πανδημιών. Οι άνθρωποι ήταν τυχαία θύματα. "

Οι μαύροι αρουραίοι στις πόλεις πιθανότατα λειτουργούσαν ως «ξενιστές ενίσχυσης» λόγω του υψηλού αριθμού τους και της εγγύτητάς τους με τους ανθρώπους. Επειδή οι μαύροι αρουραίοι είναι πολύ ευαίσθητοιΥ. pestisΤο παθογόνο απαιτούσε από τους πληθυσμούς των αρουραίων να παραμένουν αρκετά υψηλοί ώστε να παρέχουν νέους ξενιστέςΥ. pestisΠεράστε και συνεχίστε τον κύκλο της πανδημίας.

Ωστόσο, τοPLA-Τα μειωμένα στελέχη τελικά εξαφανίστηκαν, αντανακλώντας πιθανότατα μια περαιτέρω αλλαγή στη σχέση ξενιστή-παθογόνου στο περιβάλλον τους.

Όταν οι ερευνητές αναζήτησαν σημάδια εξάντλησης σε ένα μεγάλο σύνολο δειγμάτων τρίτης πανδημίας σε μια συλλογή στο Ινστιτούτο Παστέρ, βρήκαν τρία σύγχρονα στελέχηPLAΕξάντληση.

«Χάρη στους διεθνείς συνεργάτες μας που παρακολουθούν τις τοπικές επιδημίες της πανώλης παγκοσμίως, μπορέσαμε να βρούμε τα μοναδικά βακτηριακά δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το έργο, παρόμοια με την εύρεση τριών σπάνιων βελόνων σε άχυρα», λέει ο Javier Pizarro-Cerdá, συν-ανώτερος συγγραφέας του έργου, Διευθυντής της Διεύθυνσης τουYersiniaΕρευνητική μονάδα και το Κέντρο Συνεργασίας του ΠΟΥ για Παρασίτες στο Ινστιτούτο Παστέρ.

Το ινστιτούτο στεγάζει μια από τις πιο πλούσιες σύγχρονες συλλογές στον κόσμοΥ. pestisΗ Isolate προσθέτει ο Guillem Mas Fiol, συν-επικεφαλής της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής που εποπτευόταν από τον Pizarro-Cerdá.

«Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες πτυχές της έρευνάς μας ήταν η ευκαιρία να μελετήσουμε ένα χαρακτηριστικό που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά σε εξαφανισμένα στελέχη πανώλης και θα μπορούσε να δοκιμαστεί πειραματικά για πρώτη φορά σε ζωντανά σύγχρονα βακτηριακά στελέχη», λέει.

«Αν και η έρευνά μας ρίχνει φως σε ένα ενδιαφέρον μοτίβο στην εξελικτική ιστορία της πανώλης, τα περισσότερα από τα στελέχη που κυκλοφορούν μέχρι σήμερα στην Αφρική, τη Νότια Αμερική και την Ινδία είναι εκείνα που προηγουμένως ευθύνονταν για τη μαζική θνησιμότητα», λέει ο Ravneet Sidhu, συν-επικεφαλής της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας στο McMaster Ancient DNA Center.

Πηγές: